电子技术课程设计一、课程设计的性质、目的和任务本课程是电力类、自动化类和计算机类等专业的一门技术基础课，是《电工电子学》课程非常必要的实践训练环节。

它的任务是使学生学完了《电工电子学》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统的进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。

为后续课程的学习、各类电子设计竞赛、毕业设计、乃至毕业后的工作打下良好基础。

二、课程设计的基本方案、要求本课程为实际设计和虚拟设计两个环节。

实际设计应使学生学会电子系统设计的基本设计方法，包括：方案选择、框图的绘制、单元电路的设计、参数的计算和元器件的选择。

学会电路图的绘制，电子电路的组装与电路的调试。

学会检查电路的故障与排除故障的一般方法。

虚拟设计环节应使学生学会使用一种电路分析软件（EWB或PSPICES）在计算机上进行电路设计与分析的方法。

要求学生所选课题应先在计算机上通过虚拟设计，确定设计方案与电路参数，并达到设计要求后，再到实验室进行实际实验。

做到电路设计“虚实结合”。

三、音频放大电路的设计及仿真（一）设计指标要求1、电压放大倍数：Au=1092、最大输出电压：Uo=1.18V3、频率响应：30Hz—30kHz4、输入电阻：r i>15kΩ5、失真度：γ<10%6、负载电阻：R L=2kΩ7、电源电压：E C=12～36V（二）设计步骤和方法1、选择电路方案收音机放大电路的框图如下图所示，根据设计指标选择多级放大电路，前置级为电压放大，输出级为功率放大，主要对前置级电压放大电路进行设计。

图1 收音机放大电路的框图电路方案的确定包括以下几个方面内容：（1）根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数。

（2）根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定电路晶体管的组态及静态偏置电路。

（3）根据三种耦合方式的不同特点，选用适当的耦合方式。

2、选择电路根据上述要求选择的电路如图所示。

图2 音频放大电路原理图3、计算元器件参数3.1确定电源电压E C ：为保证输出电压幅度能达到指标要求，电源电压E C 应满足如下要求：图3-1 电压、电流输出特性曲线 E C >2V om +V E +V CES 式中：V om 为最大输出幅度V E 为晶体管发射级电压，一般取V E =1~3V 。

V CES 为晶体管饱和压降，一般取V CES =1V 。

指标要求的最大输出电压V o =1.2V ，给定电源电压E C =12V ，可以满足要求。

（2）确定T 2的集电极电阻R 8和静态工作电流I CQ2。

因为这级的输出电压比较大，为使负载得到最大幅度的电压，静态工作点应设在交流负载线的中点。

如图一所示。

由图可知，Q 点在交流负载线的中点，因此的T 2静态工作点满足下列条件。

o om V V 2(1-1)因在晶体管的饱和区和截止区，信号失真很大，为了使电路不产生饱和失真和截止失真，V CEQ2应满足：V CEQ2>V om +V CES (1-2)由（1-1）式消去I CQ 2并将（1-2）式代入可得：取V E =3V ；V CES =1V 则：取R 8=6.2k Ω 由（1-1）式消去V CEQ2可得：（3）确定T 2发射级电阻R 9： 取R 9=1.1k Ω（4）确定晶体管T 2：选取晶体管时主要依据晶体管的三个极限参数：BV CEO >晶体管c-e 间最大电压V CEmax （管子截止时c-e 间电压） I CM >晶体管工作时的最大电流I Cmax （管子饱和时c-e 回路电流） PCM>晶体管工作时的最大功耗P Cmax 由图一可知：I C2最大值为I C2max =2I CQ2 V CE 的最大值V CE2max =E C根据甲类电路的特点，T 2的最大功耗为：P Cmax =V CEQ2·I CQ2 因此T 2的参数应满足：BV CEO >E C =24V I CM >2I CQ2=5.4mA P CM > V CEQ2·I CQ2=7.5mW选用3DG100B ，其参数为：BV CEO >20V ；I CM >20mA ；P CM >400mW ；满足要求。

实测β=100。

（5）确定T 2的基极电阻R 6和R 7在工作点稳定的电路中，基极电压V B 越稳定，则电路的稳定性越好。

因此，在设计电路时应尽量使流过R 6和R 7的I R 大些，以满足I R >>I B 的条件，保证V B 不受I B 变化的影响。

但是I R 并不是越大越好，因为I R 大，则R 6和R 7的值必然要小，这时将产生两个问题：第一增加电源的消耗；第二使第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载，所以I R 太大时，将使第一级的放大倍数降低。

为了使V B 稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一般计算时，按下式选取I R 的值：I R =（5~10）I BQ 硅管 I R =（10~15）I BQ 锗管⎭⎬⎫+⋅=+=-LL CQ CEQ E CQ CEQ C R R R R I V V R I V E 88222822由图三：由图二：LCES om E C R V V V E R )2(28-+-<Ω=⨯-+⨯-<k k R 58.62)2121.2324(8mA k R R R V E I L E C CQ 72.2)2//2.62.6(324//8822=+-=+-=Ω===k mA VI V R CQ E 1.172.23229在上式中I R 的选取原则对硅管和锗管是不同的，这是因为锗管的I CBO 随温度变化大，将会影响基极电位的稳定，因此I R 取值一般比较大。

对硅管来说I CBO 很小，因此I R 的值可取得小些。

本电路T 2选用的是硅管，故取I R =5I BQ 则：由图4知：取：R7=24k Ω；R6=150k Ω。

（6）确定T 1的静态工作点I CQ1；V CEQ因为第一级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大。

所以对于第一级，失真度和输出幅度的要求比较容易实现。

主要应考虑如何减小噪声，因输入级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机的噪声指标影响极大。

晶体管的噪声大小与工作点的选取有很大的关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利。

所以静态电流不能太小。

在工程计算中，一般对小信号电路的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取： I CQ1=0.1~1mA 锗管 I CQ1=0.1~2mA 硅管 V CEQ =（2~3）V如果输入信号较大或输出幅度较大时不能用此方法，而应该具体计算。

计算方法与计算第二级的方法相同。

（7）确定T 1管的集电极电阻R 3，发射级电阻R 4、R 5： 由图五知：取：V E1=3V ；V CEQ1=3V ；I CQ1=0.5mA 则：取：R 3=36k Ω取：R 4=1k Ω；R 5=5.1k Ω (8)选择T 1管选取原则与T 2相同：BV CE0＞Ec=24V ； I CM ＞5mA ； P CM ＞7.5mW ，根据现有条件选用S9011，实测β1=100。

（9）T 1管基极电阻的选取 取：I R =10I BQ ，V E1=3V 取=2R 68Ωk 由图六知；Ω=+=+==k I I V V I V R BQ R BE E R BQ 47.2656.032227Ω=-=k R I ER R C 150761113)(CQ CEQ E C I V V E R +-=Ω=--=k mAVR 365.0)3324(3Ω===+k mA VI V R R CQ E 65.031154Ω=⨯+=+=k IV V R BQ BE E 72100106.03101112取：R 1=390k Ω；R 2=68k Ω （10）耦合电容和旁路电容的选取各级耦合电容及旁路电容应根据放大器的下限频率f 1决定。

这些电容的容量越大，则放大器的低频响应越好。

但容量越大电容漏电越大，这将造成电路工作不稳定。

因此要适当的选择电容的容量，以保证收到满意的效果。

在设计时一般按下式计算：其中：R S 是信号源内阻，r i1是第一级输入电阻。

其中：r 01是第一级输出电阻，r i2是第二级输入电阻。

其中：r o2是第二级输出电阻。

其中：R b =R 6//R 7//R 3由于这些公式计算繁琐，所以在工程计算中，常凭经验选取：耦合电容：2~10μF发射极旁路电容：150~200μF现在用第二种方法确定C 1、C 2、C 3、C e1和C e2 取：C 1=C 2=C 3=10μFC e1=C e2=100μF电容器的耐压值只要大于可能出现在电容两端的最大电压即可。

（11）反馈网络的计算根据深反馈的计算方法，由图七知： ∵∴ R f =122R 4-R 4≈120k ΩΩ=-=k R I EcR R40221)(2111i s l r R f C +>π)(212012i l r r f C +>π)(2123L o l R r f C +>π)(241111R r f C be l e βπβ+>)(2222be b l e r R f C +>πβ122144=+==R R R F A f vvvf取： R f =6.8k Ω，C f =10μF 根据上述结果，可得电路图（图八）4、理论计算（1）根据电路图中的实际参数值，画出直流通路,求静态工作点。

第一级：Ub1=Ucc R R R 212+=6839068+⨯24=3.56V; Ic1=Ie1==+-651R R UbeUb 0.49mA; Ib1=β1Ic =0.0049mA; Uce1=Ucc-(R3+R4+R5)Ic1=3.37V; 第二级： Ub2=Ucc R R R 767+= 241502424+=3.31V; Ic2=Ie2==-92R UbeUb 2.46mA;Ib2=β2Ic =0.025 mA; Uce2=Ucc-(R8+R9)Ic2=6.04V（2）画出微变等效电路，电压放大倍数Rbe1=200+(1+β)=126Ie 5.56 k Ω; 1'L R =R3//R6//R7//rbe2=1.16k Ω; Re=R4//Rf+(R8//RL)=0.99 Au1=-β=++Re)1(11'βRbe L R -1.1Rbe2=200+(1+β)=226Ie 1.27 k Ω； L R '2=R8//(R4+Rf) //RL = 1.49k Ω; Au2=-β=RbeL R 2'-117.3 Au= Au1* Au2=129.03（3）计算各级的输入电阻和输出电阻。